[实用新型]一种液流电池电极板框流道及液流电池流道

说明书

本实用新型公开了一种液流电池电极板框流道及液流电池流道，所述液流电池电极板框流道包括电极板框本体，设置在电极板框本体上的电解液流入共享通道，流入限流流道，匀流流入流道；所述液流电池流道包括正极板框本体、负极板框本体，所述正极板框本体上设置有正、负极电解液流入共享通道，正极电解液匀流流入流道，正极电解液流出共享通道，正极电解液匀流汇集流道；所述负极板框本体上设置有正、负极电解液流入限流流道，负极电解液匀流流入流道，负极电解液流出共享通道，正、负极电解液汇集限流流道，负极电解液匀流汇集流道。本实用新型提供的液流电池流道，充分利用液流电池电极板框流道，提高了液流电池容量。

技术领域

本实用新型涉及新能源领域，具体地涉及一种液流电池电极板框流道及液流电池流道。

背景技术

电力储能方式主要有机械储能、电化学储能和电磁储能三大类。其中，以能量密度、效率、规模、循环寿命和成本等指标综合衡量，最佳的配合新一代电网的技术就是电化学储能中的液相流体储能电池技术，其能量储存密度达到10-30 Wh/kg，效率在60％–85％，而且，功率与容量可以分开独立设计，充放电反应迅速，适用范围广泛；不仅可以应用于削峰填谷，也可以做备用电源或者应急电力供给，还可以应用于提高电力的质量，调压调频等。

液相流体电池的电化学氧化还原反应体系有全钒液流电池(VRB)、多硫化钠-溴(NaSx/Br)电池、锌-氯(Zn/Cl₂)或锌-溴(Zn/Br₂)电池和铁-铬(Fe/Cr) 电池。其中，VRB和Fe/Cr液流电池体系正负极均为完全的液流状态，相对于其它的固态电池或者单液流电池，具有明显的优越性：寿命长、性能稳定、成本低、设计灵活、易规模化放大，建设不受地域限制，而且安全可靠。

早在20世纪70-80年代美国国家航空航天局(NASA)的路易斯研究中心 (LewisResearch Center)就对Fe/Cr电池系统投入了大量的研究，克服了正负电极的电解质溶液透过电解质膜的混合难题和催化电极关键部件的制备，研制出了1kW的电池储能系统，充放电循环100次以后电池的效率仍在80％以上。之后将技术产权转入商业公司准备产品的开发，但是由于石油危机的减缓，该公司没有选择将这一技术进行进一步的发展。20世纪80年代的后期日本住友株式会社下关西电力公司报道了10kW级的电池系统具有了300次循环80％转换效率的性能。可能出于类似的原因，日本也没有在后来继续这方面的工作。随着新能源发电技术发展需求，最近该系统又重新在美国和西班牙、中国得到了重视。开始了Fe/Cr液流电池体系的研发与技术产品的商业示范和应用。

显然，在铁-铬液流电池系统中，最重要的设备是电池堆，其作用就是将电能转化为化学能储存在电解质溶液中，然后需要时再将电解质溶液中的化学能转换为电能释放到电网或者外部负荷。而电池堆内部的重要组件包括碳毡电极、正负极间的隔膜、双极板、电极板框和端板等。

图1给出液流电池堆的结构示意图。电池堆由多对电池单元叠加而成，每对电池单元均由一对正电极1、负电极2、隔膜3、电极板框、端板5组成。电极板框分别为正、负电极提供流体进出通道和电极安装口，电极置于电极板框中间，并维持与端板的良好接触；两个电池单元之间共享一个双极板4，电池堆两端的极板为固定端板。显然，相对于单电池，由多对电池单元叠加而成的电池堆可以提供更高的电压，亦即实现更大的功率，带动更大的外部负载。可以实际应用的储能系统中通常采用的就是电池堆或甚至多个电池堆的组合。

可见，电池堆内部的电极板框起到镶嵌正负电极和固定隔膜、双极板的作用，并具备流体的流入、流出通道，以及可以均匀地分配电解质溶液流入到电极材料，自然为最重要组件之一。